Inconel 600及Inconel 718合金晶界偏聚研究进展

高温合金中的溶质晶界偏聚是影响合金多方面性能的重要因素.以高温合金Inconel 600和Inconel718为研究对象,总结了合金中溶质晶界偏聚的研究现状,并对已有的研究成果进行了深入分析,结果发现:溶质在Inconel 600合金中的偏聚规律对舍金性能的影响还需要进一步研究晶界偏聚特性、基本物理参量以及晶间腐蚀抗力的作用;溶质在Inconel 718合金中的晶界偏聚对合金性能的影响依然有待于进一步研究其作用机理、偏聚动力学和共偏聚特性.同时,指出今后高温合金中溶质晶界偏聚的研究方向为溶质晶界偏聚动力学以及溶质问晶界共偏聚行为.     

2091合金的显微组织与氢脆敏感性

用动态充氢慢拉伸试验研究了氢对2091，合金力学性能的影响，用离子探针分析氢在合金中的行为，用透射电镜研究了合金显微组织与氢脆敏感性的关系，结果表明，充氢使合金抗拉强度，延伸率和断裂寿命明显降低，氢易于在晶界处偏聚和富集造成晶界弱化，晶界沉淀相种类，形态和分布是影响合金氢脆敏感性的主要因素。     

微量元素对镍基高温合金微观组织与力学性能的影响

在高温环境中镍基高温合金具有良好的高温强度、抗氧化性能、抗腐蚀性能和抗疲劳性能,被广泛应用于航空航天等领域。镍基高温合金优异的综合性能与其微观组织紧密相关。综述了微量元素B, C, Y, Ce, Hf, Re, Ru, P对镍基高温合金微观组织及其力学性能的影响。针对不同的镍基高温合金,对微量元素的不同作用进行讨论分析。镍基高温合金微观组织及其力学性能与微量元素的含量及其分布有关。添加于镍基高温合金中的微量元素分布在合金基体或者其析出相中,通过偏聚于晶界处或者元素偏析等方式,改变合金的微观组织,从而影响其力学性能。     

微量Hf对大角度晶界含Re双晶合金高温持久性能的影响

采用籽晶法制备含有大角度晶界(约20°)的双晶试板,通过分析不同Hf含量(质量分数:0%,0.4%)的含Re合金晶界处析出相、γ/γ′组织、晶界成分及1100℃/100MPa横向持久性能,研究Hf对晶界组织及高温力学性能的影响。结果表明:Hf显著提高了铸态合金大角度晶界处共晶和碳化物体积分数;热处理后,Hf显著抑制了晶界胞状再结晶组织的形成,含Hf合金的1100℃/100MPa横向持久寿命均显著提高。晶界持久性能与晶界析出相种类、形貌、含量和成分密切相关,而Hf元素在晶界未发现显著的偏聚。本研究对先进镍基单晶合金中晶界缺陷的评价及Hf元素晶界强化作用机制的认识具有一定的指导意义。     

ZK60镁合金高温动态再结晶行为的研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行压缩实验,研究了ZK60镁合金在变形温度为473～723K、应变速率为0.001～1s~(-1)范围内变形过程中的组织演变.分析了变形程度、变形温度、变形速率对其动态再结晶行为的影响,探讨了其动态再结晶的形核机制.结果表明:ZK60合金高温塑性变形时的主要软化机制为动态再结晶,变形温度623K,应变量超过0.24时,在原晶界处出现大量的动态再结晶晶粒,并形成易延展的剪切区.变形温度是影响ZK60合金动态再结晶晶粒尺寸的主要因素,变形温度高于623K时,动态再结晶晶粒超过25μm.ZK60合金动态再结晶晶核在晶界弓弯处形成,随着应变量增加,出现亚晶界合并长大,长条状亚晶快速长大以及在剪切带变形区形核等.     

Sb 对 Al 的影响及稀土加入的作用

本文研究了杂质 Sb 在 Al 的晶界的偏聚情况和对组织、力学性能的影响.在加入稀土之后,研究稀土对 Al-Sb 合金的组织性能的影响以及它对存在于 Al 的晶界上 Sb 的交互作用.     

微量Ca对Mg-0.6Zr合金力学性能及阻尼行为的影响

研究了微量Ca对Mg-0.6Zr合金力学性能和阻尼行为的影响.结果表明, 微量Ca加入后的固溶强化和细晶强化作用提高了Mg-0.6Zr合金的强度和延伸率,同时由于Ca元素的加入及晶界数量增多对位错运动的进一步阻碍也降低了合金的应变振幅效应,从而降低了其阻尼性能,当ε=4×10-3时 Mg-Zr合金的阻尼Q-1＝0.13,而Mg-Zr-Ca合金为Q-1＝0.11.研究表明合金的阻尼行为可按G-L位错阻尼理论解释.     

加氢反应器环境服役的2.25Cr1Mo钢性能退化研究

通过对比服役前后加氢反应器挂块母材和焊缝的力学性能,对2.25Cr1Mo钢的服役退化程度进行了分析。运用金相显微镜、扫描电子显微镜对服役材料的微观组织及断口形貌进行了观察和分析。结果表明:运行12万小时挂块的力学性能下降较大,韧脆转变温度升高,并在晶界及碳化物处出现裂纹;部分碳化物粗化,呈链状分布在晶界附近,造成晶界弱化;基体合金元素含量降低,促进了P的晶界偏聚,降低了材料的回火抗力。     

稀土钇对2519合金组织及耐热性能的影响

采用X射线、光学显微镜、扫描电镜及透射电镜等手段研究了微量稀土Y对2519合金的显微组织及耐热性能的影响.结果表明,在2519合金中Y元素与Cu,Al元素主要形成Al6Cu6Y金属间化合物,并沿晶界分布.这些金属间化合物有效阻碍高温时基体的变形和晶界的移动,提高合金高温强度.添加0.20%Y(质量分数)可使合金200℃时的抗拉强度提高30%,但伸长率有所下降.Y含量的进一步增加,含Y化合物聚集长大成块,合金室温及高温力学性能降低.同时发现,微量的Y细化了合金的再结晶组织,细化了合金强化相θ′相.添加0.10%Y时可使合金的室温强度提高20MPa.     

热轧态LT24铝合金溶质原子的偏聚规律

采用原子探针层析技术(APT)等测试手段分析了LT24铝合金热轧后合金元素的偏聚规律。结果表明:热轧态铝合金晶粒内部有成分为Al0.5Mg(Si0.7Cu0.3)的析出相,析出相与基体之间的界面处没有元素偏聚。溶质原子Mg、Si、Cu在晶界处偏聚,在晶界处的偏聚规律与晶粒内部的相反,Cu的偏聚倾向远大于Si和Mg,晶界处Cu的含量达到基体Cu含量的45倍左右。基于实验结果,讨论了合金元素偏聚的规律及其对材料性能的影响。     

The phosphorus effect on the superplastic deformation of NiAl

The P effect on the superplastic deformation of NiAl has been investigated. It is shown that P segregates to grain boundaries and the segregation has profound influence on the high temperature tensile properties of the NiAl alloy. The segregation retards dynamic recovery and recrystallization that leads to a decrease in elongation and enhancement in cavitation compared with the stoichiometric NiAl. Therefore, the P has harmful effect on the superplastic deformation of NiAl.     

La对富Ni的NiAl系合金组织与性能的影响

通过压缩和三点弯曲试验对加Ｌａ后富Ｎｉ的ＮｉＡｌ合金力学性能进行了考察。结果发现,Ｌａ的加入可以明显地细化合金的晶粒及改善ＮｉＡｌ和Ｎｉ３Ａｌ的两相分布。适量Ｌａ可提高合金的室温屈服强度和塑性,但超过一定的含量,合金的塑性反而有所下降。在合金中,引入Ｂ韧化的Ｎｉ３Ａｌ对合金的塑性有利。     

Investigation of Subboundaries Evolution in Superplastically Deformed NiAl by Positron Lifetime

In order to study the subboundaries evolution in superplastically deformed NiAl,the positron lifetime change during superplastic deformation process was measured.It is shown that the superplastic deformation of NiAl has not influence on its τ2,the newly recrystallized grain boundaries formed during entire superplastic deformation process belong to the calegory of subboundaries and have not contribution to the superplastic strain.     

高碳钢超塑性形变组织的研究

本文研究了高碳钢在893k 温度下超塑形变过程中组织结构的变化。尽管含碳1.2wt％的钢形变前的原始组织中存在一些片层状珠光体,但以0.31mm/min 的速度拉伸后仍获得了442％的延伸率。由于这些片层状珠光体在形变过程中迅速球化,因而对钢的超塑性能无明显妨害。在形变中,球状渗碳体发生彼此相连,含碳1.6wt％的钢中的渗碳体形成沿晶界的条状和网状,考虑到钢的室温力学性能,作者建议用于超塑成形的钢的含碳量选择在0.8～1.2wt％范围。     

NiAl合金的超塑性行为及其变形机制

研究了等原子比NiAl合金的NiAl-25Cr,NiAl-20.4Fe-Y,Ce,NiAl-30Fe-Y合金的超塑性行为及其变形机制,结果表明,几种合金在一定条件下均表现出超塑性行为,单相NiAl超塑性变形源于变形过程中所发生的动态回夏及再结晶,两相及多相NiAl合金的超塑性变形机制则是晶粒的转动和界面的滑动。     

双相钢拼焊板温拉伸力学性能及组织分析

为了揭示温变形工艺参数对双相钢拼焊板宏观力学性能及组织演变的影响规律,在不同变形温度和应变速率条件下对DP590双相钢拼焊板进行温拉伸试验和微观组织观察,将变形温度和应变速率对材料温成形过程的综合影响统一为Zener-Hollomon(Z)参数来研究材料宏观力学性能和微观组织演变.实验结果表明,随着Z参数的降低,材料越容易发生动态再结晶,流变应力-应变曲线越低,断后延伸率逐渐提高,平均晶粒尺寸有长大的趋势.本研究对于通过Z参数优化DP590双相钢拼焊板温变形宏观力学性能和微观组织具有一定的参考价值.     

A family of ductile intermetallic compounds

Stoichiometric intermetallic compounds have always been touted for their attractive chemical, physical, electrical, magnetic and mechanical properties, but few practical uses have materialized because they are brittle at room temperature. Here we report on a large family of fully ordered, stoichiometric binary rare-earth intermetallic compounds with high ductility at room temperature. Although conventional wisdom calls for special conditions, such as non-stoichiometry, metastable disorder or doping to achieve some ductility in intermetallic compounds at room temperature, none of these is required in these unique B2 rare-earth compounds. Ab initio calculations of YAg, YCu and NiAl crystal defect energies support the observed deformation modes of these intermetallics.     

热挤压态SiCP-LY12复合材料的超塑性变形

未经任何热处理的热挤压态SiC_P-LY12复合材料在基体固相点附近获得超塑性变形,在温度495～510C、应变速率2×10-4s-1时,终断延伸率大于150%。对试验数据的分析表明,在前述变形参数范围内,复合材料的变形机制发生了变化,使终断延伸率显著升高,但复合材料超塑性变形过程的应变速率敏感性指数(m)在同一温度下的m值随应变速率降低而逐渐增大,其最高值并未对应于最大延伸率;同时,应力-应变曲线在通常的动态再结晶阶段后出现一个独特的应变硬化阶段,直至最终断裂。微结构观察发现,变形初期复合材料即发生动态再结晶,据此推测,前述异常硬化阶段可能与再结晶组织的长大有关。另一方面,SiC_P-Al界面在变形过程中严重弱化,成为裂纹优先扩展的路径,不利于获得高的延伸率。     

Mechanistic model for grain size and temperature dependence of flow stress in 316L austenitic stainless steel

Abstract

During plastic deformation of a polycrystalline material, both the grain interior and the grain boundary regions exhibit distinctly different dislocation behaviours at a given strain and temperature. Studying the variation of experimental flow stress with temperature, it seems that the flow stress of a fine grained polycrystalline material is mainly controlled by dislocation dynamics at and in the vicinity of grain boundaries. At low temperatures in a polycrystalline material, the dislocations are piled up at grain boundaries and the density of dislocations increases significantly in the grain boundary region, while at high temperatures the annihilation of dislocations take place at and in the vicinity of the grain boundaries during deformation. Therefore, the flow stress behaviour of a polycrystalline material can be understood in terms of the process of accumulation and annihilation of dislocations at and in the vicinity of grain boundaries at a given strain and temperature.     

GH4706合金的动态再结晶与晶粒控制*

采用双锥压缩实验结合有限元数值模拟, 研究了变形温度、变形量对GH4706合金动态再结晶(DRX)与η相的影响, 分析了发生DRX的临界条件, 探讨了利用η相细化晶粒的方法。结果表明: GH4706合金DRX机制为应变诱发的不连续原始晶界弓出; 临界DRX温度(T_DRX)为975℃, 而临界变形量(ε_DRX)则取决于变形温度与变形生热。由于η相的溶解温度近于T_DRX, 当合金在略低于T_DRX温度变形时, 有部分η相残留, 具有阻碍亚晶界或晶界迁移的效果。由此, 对GH4706合金在变形温度低于T_DRX条件下进行大变形, 可利用η相与再结晶的交互作用, 细化合金晶粒。